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Rev. Int. Contam. Ambie. 29 (Número especial sobre plaguicidas) 65-84
Septiembre 2013
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
Anne M. HANSEN1*, Luis Gerardo TREVIÑO-QUINTANILLA2, Henri MÁRQUEZ-PACHECO1,
Mariana VILLADA-CANELA3, Luis Carlos GONZÁLEZ-MÁRQUEZ4,
Rosa Angélica GUILLÉN-GARCÉS2 y Arturo HERNÁNDEZ-ANTONIO5
1Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Paseo Cuauhnáhuac 8532, C.P. 62550, Jiutepec, Morelos, México
2Universidad
Politécnica del Estado de Morelos, Boulevard Cuauhnáhuac 566, C.P. 62550, Jiutepec, Morelos,
México
3Instituto de Investigaciones Oceanológicas, Universidad Autónoma de Baja California, Carretera Transpeninsular Ensenada-Tijuana No. 3917, Fraccionamiento Playitas, C.P. 22860, Ensenada, Baja California, México
4Universidad de Occidente, Av. Universidad s/n, C.P. 81048, Guasave, Sinaloa, México
5Centro del Agua para América Latina y el Caribe, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey,
Ave. Eugenio Garza Sada No 2501, C.P. 64849 Monterrey, Nuevo León, México
*Autora responsable: ahansen@tlaloc.imta.mx
(Recibido julio 2013, aceptado agosto 2013)
Palabras clave: marco legal, transporte y destino ambiental, degradación química, biodegradación, fotólisis,
adsorción, atenuación natural
RESUMEN
La atrazina es un herbicida que se aplica en cultivos y en áreas donde se requiere controlar a la maleza. Es uno de los herbicidas más empleados a nivel mundial, presenta
variable velocidad de degradación biológica y ha sido detectado en cuerpos de agua
superficial y subterránea. Debido a que este herbicida se asocia con una relativamente
elevada toxicidad crónica y potencial de acumularse como sustancia recalcitrante en
agua superficial y subterránea, está restringido su uso en los Estados Unidos de América
y ha sido prohibido en varios países de la Comunidad Europea. En México, el uso de
atrazina no está regulado y es de amplia aplicación en zonas de cultivo. Dado que en
cuerpos de agua superficial y subterránea se han encontrado concentraciones del herbicida que rebasan los límites para agua de consumo humano, aquí se revisa la literatura que
describe los mecanismos de atenuación natural de la atrazina y los resultados obtenidos
para zonas agrícolas para, de esta manera, discutir sobre la necesidad de implementar
medidas sobre la regulación de su uso. En México la normatividad contempla límites
para algunos plaguicidas en agua, pero no para la atrazina. No obstante, la aplicación de
este herbicida en zonas agrícolas implica riesgos de contaminación debido a la posibilidad de que el herbicida y sus productos de degradación, o metabolitos, se transporten a
los cuerpos de agua. Para indagar sobre la necesidad de regular el uso de la atrazina en
México, en este trabajo se presentan los resultados de investigación sobre la atenuación
natural de la atrazina y de muestreo en zonas agrícolas, obtenidos a través de una línea
de investigación desarrollada en el Instituto Mexicano en Tecnología del Agua (IMTA)
con el apoyo de estudiantes de los posgrados de Ingeniería y de Ciencias de la Tierra de
la Universidad Nacional Autonoma de México (UNAM). Se revisaron las evidencias
científicas para proporcionar información sobre el marco legal para el uso de la atrazina,
el transporte y la atenuación natural del herbicida, los riesgos de contaminar el agua;
se discute la necesidad de elaborar o modificar normas y regulaciones para restringir
el uso de la atrazina y para regular sus concentraciones en el agua y de qué manera se
66
A.M. Hansen et al.
pueden modificar las prácticas agrícolas actuales para proteger a los cuerpos de agua
superficial y subterránea.
Key words:legal framework, environmental fate and transport, chemical degradation, biodegradation, photolysis, adsorption, natural attenuation
ABSTRACT
The herbicide atrazine is being used for weed control in crops and also in nonagricultural areas. It is one of the most commonly used herbicides worldwide, presents variable biodegradation rates and has been detected in both surface water and
groundwater systems. Because this herbicide is associated with relatively high chronic
toxicity, accumulation potential and persistence in surface water and groundwater,
the use of this herbicide has been restricted in the United States and prohibited in
several countries of the European Community. In Mexico, the use of atrazine is not
regulated and it is being widely used in agricultural areas. Since this herbicide has
been detected in both surface water and groundwater and in concentrations higher
than the recommended limits for drinking water, we have reviewed the mechanisms
of natural attenuation of this herbicide, especially in agricultural areas, to decide
upon the need for implementing regulation measures. Mexican water quality regulations provide limits for some pesticides but these do not include limits for atrazine.
However, the use of atrazine in agricultural areas may represent a risk to contaminate
water by transport of the herbicide or its degradation products to water bodies. To
inquire about the need to regulate the use of atrazine in Mexico, this paper presents
the results of natural attenuation of atrazine in Mexican agricultural areas, obtained
through a research program carried out at the Mexican Institute of Water Technology
(IMTA), with the support of graduate students from the Engineering and Earth Sciences Graduate Programs of the Mexican National Autonomous University (UNAM).
In this paper we review the literature to provide information on the legal framework
for uses of atrazine, the transport and natural attenuation mechanisms of the herbicide,
the risks of contaminating water, and we discuss the necessity to restrict the use of
this herbicide or to regulate concentrations in water and how farming practices should
be modified to protect surface water and groundwater.
INTRODUCCIÓN
La atrazina es un herbicida selectivo que se aplica
al suelo, que se absorbe por las raíces o las hojas de
las hierbas y se aplica antes o después de que germine la maleza. Controla la aparición de malezas
en cultivos, principalmente de maíz, sorgo, caña de
azúcar, trigo y varios tipos de pastos, el crecimiento
de malezas acuáticas en lagos y estanques, en campos
de golf, en céspedes y a lo largo de carreteras o vías
férreas. En el ámbito mundial, el herbicida se introdujo en 1958, pero su utilización se ha incrementado
constantemente desde hace 50 años (Golla et al.
2011). El uso de la atrazina empezó en México en
1975 (SAGARPA 2007) y son diversas las empresas
productoras del herbicida en el país. Gesaprim es el
nombre comercial más conocido, pero existen otros
productos con el mismo ingrediente activo (CICOPLAFEST 2005).
De acuerdo con la Asociación Mexicana de la Industria de Plaguicidas y Fertilizantes (AMIPFAC),
en 1995, el empleo de herbicidas que contienen
atrazina como ingrediente activo, fue de 2012 t o
12.8 % del total de herbicidas usados en México.
La importación de productos que contienen atrazina como ingrediente activo (fracción arancelaria
2933.69.09) ha aumentado de 189.35 t en 2003 a
287.8 t en 2012, provenientes de Estados Unidos de
América, China, India, Israel e Italia (SIAVI 2012).
Con el fin de conocer cómo se utiliza la atrazina
en México, Villada-Canela (2006) realizó una encuesta en los distritos de riego (DR) del país. Aplicó
aproximadamente cien cuestionarios a gerencias y
módulos de los DR administrados por la Comisión
67
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
Nacional del Agua (CONAGUA); a Distritos de Desarrollo Rural (DDR) administrados por la Secretaría
de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y
Alimentación (SAGARPA) y a organizaciones agrícolas y de usuarios de los DR, y recibió respuesta de
60 % de ellos. Encontró que se aplicaba este herbicida
en 59 % de los DR y en dosis que variaban de 0.1 a
4 kg/ha/año. Asimismo, en los DR de Chihuahua,
Nuevo León, Guerrero y algunos de Sinaloa y
Tamaulipas no se utilizaba este herbicida. Considerando las dosis aplicadas de atrazina en los DR y
las áreas sembradas de maíz, caña de azúcar y sorgo
principalmente, Villada-Canela (2006) calculó que
en 2005 se aplicaban aproximadamente 1078 t/año
en los DR de todo el país.
La atrazina pertenece al grupo de los herbicidas
triazínicos organoclorados (Fig. 1). Su nombre
químico es 6-cloro-N-etil-N’-(1-metiletil)-1,3,5triazina- 2,4-diamina, y el número CAS, 1912-24-9.
Cl
N
N
H
N
N
N
H
Fig. 1. Molécula de atrazina (C8H14ClN5)
Entre las propiedades que determinan la movilidad de la atrazina y de sus metabolitos en el ambiente
están su baja afinidad a los componentes del suelo y
su elevada persistencia (Cuadro I). Asimismo, los
valores de presión de vapor y la constante de la Ley
de Henry reflejan su baja volatilidad.
La adsorción y la mineralización son los principales procesos que influyen en la atenuación natural
y el comportamiento de la atrazina en suelos (Ma y
Selim 1996), siendo afectados estos procesos prin-
cipalmente por el contenido de arcillas y de materia
orgánica (Ben-Hur et al. 2003, Ling et al. 2005), así
como por el pH (Houot et al. 2000, Tyess et al. 2006).
Otros estudios han demostrado que la aplicación de
fertilizantes nitrogenados inhiben la mineralización
de la atrazina en suelos (Guillén-Garcés et al. 2007),
mientras que González-Márquez y Hansen (2009)
evaluaron el efecto de la salinidad del suelo sobre la
adsorción de atrazina.
La relativamente alta solubilidad en el agua y baja
absorción en el suelo, así como la elevada persistencia (Graymore et al. 2001, Nödler et al. 2013) es la
causa frecuente de encontrar atrazina en cuerpos de
agua (Cuadro II).
La exposición a la atrazina puede darse en el ambiente laboral, ya sea por vía inhalatoria o dérmica.
Puede producir reacciones de irritación así como
alteraciones en las funciones de algunos órganos, problemas de reproducción y alteración en los niveles de
hormonas; defectos de nacimiento en seres humanos
(ATSDR 2003). La atrazina se considera ligeramente
tóxica para la vida acuática (Graymore et al. 2001)
y es un inductor de hermafroditismo en ranas, en
concentraciones tan bajas como 0.1 μg/L (Hayes et
al. 2002). Asimismo, la Agencia para la Protección
Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) determinó que existe evidencia de carcinogenicidad del
herbicida en animales, más no en seres humanos
(USEPA 2003).
Marco legal de uso de la atrazina
La presencia de plaguicidas en el ambiente ha
llevado a tomar acciones para reducir los efectos
negativos de estas sustancias. Con respecto a esto,
México ha firmado varios instrumentos internacionales que han contribuido a que se elimine el uso de
algunos de los plaguicidas de mayor preocupación
por su toxicidad, persistencia, potencial de bioacumulación y movilidad. Entre estos convenios destacan
el Código Internacional de Conducta de la Organi-
CUADRO I. PROPIEDADES DE LA ATRAZINA
Parámetro
Peso molecular (fw)
Puntos de fusión (mp)
Presión de vapor (vp)
Solubilidad (SW)
Vida media (por biodegradación)
Constante de la Ley de Henry (KH)
Logaritmo negativo de la Constante de disociación (pKa)
Logaritmo del coeficiente de partición en carbono orgánico (log Koc)
Logaritmo del coeficiente de partición Octanol/Agua (log Kow)
Característica
215.68 g/mol
173-177ºC
3.8 × 10–5 Pa
35 mg/L en agua a 25ºC
10 días5 a 5824 días
3.04 × 10–9 atm m3/mol
1.62 a 20ºC, 1.70 a 21ºC
2.0 L/kg
2.7
Referencia
Rojas et al. (2013)
Kovaios et al. (2011)
Rojas et al. (2013)
Rojas et al. (2013)
Abdelhafid et al. (2000)
Montgomery (1997)
Bailey et al. (1968)
Rojas et al. (2013)
Rojas et al. (2013)
68
A.M. Hansen et al.
CUADRO II.VALORES REPORTADOS DE CONCENTRACIONES DE ATRAZINA Y DE SUS PRODUCTOS DE DEGRADACIÓN EN CUERPOS DE AGUA
Cuerpo de agua
Lugar
Concentración Referencia
(µg/L)
Subterráneo
Subterráneo
Subterráneo
Subterráneo
Subterráneo
Subterráneo
Subterráneo
Subterráneo
Subterráneo
Superficial
Superficial
Estados Unidos de América
Big Springs, EUA
Cuenca del río Baiyangdian, China
Provincia de Vojvodina, Serbia
Franja de Gaza, Oriente Próximo
Kentuky, EUA
Provincia de Jilin, China
Estambul y Dardanelos, Turquía
Zona Agrícola de Referencia, México
Zona Agrícola de Referencia, México
Laguna costera, Norte Adriático, Italia
0.1 – 88
2.5 – 10
0.4 – 3.29
0.198
3.5
0.14 – 0.46
0.107
0.031 – 0.041
6.23 – 21.26
4.62 – 15.01
2.4 – 8.2
Readman et al. (1993), Chapman y Stranger (1992)
Ritter et al. (1996)
Ye et al. (2001)
Pucarević et al. (2002)
Shomar et al. (2006)
Golla et al. (2011)
Geng et al. (2013)
Nödler et al. (2013)
Hernández-Antonio y Hansen (2011)
Hernández-Antonio y Hansen (2011)
Carafa et al. (2007)
CUADRO III. RESTRICCIONES DEL USO DE ATRAZINA EN DIFERENTES PAÍSES
Región
País
Restricción
Referencia
Norteamérica
Estados Unidos de América
Canadá
México
Restringido
Permitido
Permitido
USEPA (2003)
PMRA (2004)
CICOPLAFEST (2005)
Europa
Italia, Alemania, Suecia, Austria, Prohibido
Francia, Finlandia, Dinamarca
Bélgica, Irlanda, Luxemburgo,
Permitido
Reino Unido
OJEU (2004)
Asia
Bangladesh, Camboya, China,
Indonesia, Malasia, Myanmar,
Pakistán, Sri Lanka, Tailandia,
Vietnam
Permitido
FAO (2005)
Oceanía
Australia
Restringido
NRA (2002)
Permitido
UNEP (2002)
Permitido
UNEP (2002)
América Latina y Colombia, Cuba, El Salvador,
El Caribe
Honduras, Panamá, Puerto Rico,
República Dominicana,
Venezuela
Antigua y Barbuda, Bahamas,
Barbados, Bermuda, Belice,
Costa Rica, Dominica,
Granada, Guatemala, Guyana,
Haití, Jamaica, Nicaragua, Saint
Kitts y Nevis, Saint Lucia, San
Vicente y las Granadinas,
Surinam, Trinidad y Tobago
zación de las Naciones Unidas para la Agricultura y
la Alimentación, los planes de acción regional para
el Manejo Adecuado de Sustancias Químicas de la
Comisión para la Cooperación Ambiental de América
del Norte (CCA 2012) y el Convenio de Estocolmo
(UNEP 2001). En diversos países se han establecido
restricciones del empleo de la atrazina (Cuadro III).
Se observa que el uso del herbicida es restringido
y prohibido en países de Europa, EUA y Australia,
mientras que en México y en la mayoría de los países
OJEU (2004)
de América Latina y El Caribe, su aplicación está
permitida sin restricción alguna.
En este sentido, para proteger la calidad de agua
para consumo humano, en 1993 el gobierno de EUA
restringió la utilización de atrazina para control de la
vegetación en zonas no agrícolas. En 1994, inició una
revisión especial de los herbicidas triazínicos basada
en el riesgo potencial cancerígeno debido a la exposición y consumo de alimentos y agua contaminados.
En 2003, la USEPA concluye que se puede continuar
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
utilizando atrazina, siguiendo precauciones y medidas específicas establecidas para reducir los riesgos
de contaminación del agua para consumo humano.
A la fecha se continúan evaluando los efectos de la
atrazina en la salud humana (USEPA 2013).
En Italia y Alemania se prohibió el uso de atrazina debido a que se encontraron residuos de este
herbicida en cuerpos de agua, que exceden las concentraciones establecidas en la normatividad vigente
de ambos países (Giupponi 2001, Tappe et al. 2002).
La Unión Europea (UE) redactó la “Decisión de la
Comisión del 10 de marzo de 2004” por el que se
insta a todos los estados miembros a que en un corto
plazo fueran retiradas las licencias de fabricación de
productos fitosanitarios que contenían atrazina. Nödler
et al. (2013) señalan que a pesar de esta restricción,
se siguen encontrando concentraciones de atrazina en
ambientes acuáticos, aunque menores al límite establecido para agua potable (European Parliament 1998). La
Directiva Marco del Agua incluyó a la atrazina como
una de las 33 sustancias prioritarias a monitorear en
aguas europeas (European Parliament 2000).
Como consecuencia de la detección de plaguicidas
en agua superficial y subterránea, la Organización
Mundial de Salud (WHO 2008), la Agencia para la
Protección Ambiental de Estados Unidos (USEPA
2008), los países que integran la Unión Europea
(OJEU 2004) así como otras naciones, han establecido límites para estos compuestos en agua para consumo humano (Cuadro IV). Estos incluyen límites
para la atrazina.
En los EUA se ha establecido el límite de atrazina
en agua para consumo humano en 3 μg/L (USEPA
2003), mientras que la Comunidad Europea fijó
el límite de 0.1 μg/L para el mismo uso del agua
(European Parliament 1998) y la Organización
Mundial de la Salud establece límites de 2 μg/L para
atrazina y de 100 μg/L para atrazina+metabolitos
(WHO 2011).
En México la NOM-127-SSA-1994 (DOF 2000)
define los límites de calidad y los tratamientos a que
debe someterse el agua para su potabilización y entre
sus parámetros considera algunos plaguicidas; por otra
parte existe un proyecto de norma “Agua para uso y
consumo humano: Límites máximos permisibles de la
calidad del agua, control y vigilancia de los sistemas
de abastecimiento” (ANEAS 2007), que estima un
mayor número de plaguicidas entre ellos la atrazina
que no está en la norma actual. En el cuadro IV se
comparan las sustancias y los límites establecidos en la
NOM-127-SSA-1994 (DOF 2000) para agua de consumo humano con los límites europeos, de los EUA,
Canadá y la Organización Mundial de la Salud (OMS).
69
Se observa que las normas internacionales incluyen un
mayor número de plaguicidas en comparación con la
norma mexicana.
Algunos países han desarrollado límites para
plaguicidas en agua subterránea (Cuadro V) e
incluyen a la atrazina con concentraciones entre
0.029 y 0.3 μg/L. Las concentraciones variables en
las regulaciones sugieren que no existe un acuerdo
ampliamente reconocido sobre los efectos adversos
que causa éste y otros herbicidas y en qué concentraciones.
Existen también límites para plaguicidas en suelos
(Cuadro VI) y para sedimentos (Cuadro VII). Estas
guías establecen límites para la atrazina y para otros
plaguicidas persistentes. En México no existen guías
que establecen tales límites.
Readman et al. (1993) indican que la prohibición total del uso de atrazina en Italia redujo sus
concentraciones en los principales ríos de este
país. Años después, Nödler et al. (2013) discuten
que a pesar de extender ese control en 2004 para
toda la Comunidad Europea, se siguen encontrando
concentraciones del herbicida y sus metabolitos en
algunas de sus cuencas y costas. No obstante, dado
que esos niveles se han reducido, hay evidencias
del funcionamiento de las políticas de prohibición.
Este escenario internacional muestra que, aún con
las restricciones impuestas hace una década o más
para países como Alemania e Italia, aún es factible
encontrar concentraciones de atrazina en agua superficial y subterránea.
Lakshminarayan et al. (1996) estimaron que los
costos de la prohibición de atrazina en EUA ascienden a 240 millones de dólares, sin incluir los costos
de monitoreo y de cumplimiento de las regulaciones.
Prohibir a todos los herbicidas triazínicos podría
mejorar la calidad del agua, pero las pérdidas en
su producción costarían cerca de 740 millones de
dólares. Por ello, se ha decidido restringir el uso
de atrazina a aplicaciones post-emergentes, lo que
tendría un efecto similar a la prohibición (Lakshminarayan et al. 1996). Para estos autores, ésta es
una opción más efectiva que permite mantener las
concentraciones de atrazina abajo del límite máximo
permisible de 3 µg/L (USEPA 2003).
Al revisar los impactos de la atrazina en los
ecosistemas acuáticos, Graymore et al. (2001) concluyeron que un solo límite máximo universal para
la aplicación del herbicida en cuencas hidrológicas,
como sugieren varias autoridades reguladoras en Europa o en Estados Unidos, no provee una protección
adecuada del ambiente acuático. En lugar de eso,
argumentan que se pueden desarrollar límites más
70
A.M. Hansen et al.
CUADRO IV. LÍMITES PERMISIBLES DE PLAGUICIDAS EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO
Plaguicida
Alacloro
Aldicarb
Aldrín
Atrazina
Azinfos-metílico
BHC (Lindano)
Bendiocarb
Bentazone
Bromoxinil
Carbaril
Carbofuran
Cianazina
Clordano
Clordecona
Clorobenzeno
Clorotolurón
Clorpirifos
Dalapón
DDT y metabolitos
Diazinón
Dibromocloropropano
Dicamba
2,4 D
2,4 DB
Diclofop-metil
Diclorprop
Dieldrín
Dimetoato
Dinoseb
Diquat
Diurón
Endosulfán
Endotal
Endrín
Epóxido de heptacloro
Fenoprop
Glifosato
Heptacloro
Hexaclorobenceno
Isoproturón
Malatión
MCPA
Mecoprop
Metolacloro
Metoxicloro
Metribuzin
Mirex
Molinato
Oxamil
Paraquat
Paratión
Pendimetalina
Pentaclorofenol
Forate
Picloram
Límites en agua para consumo humano (μg/L)
CE1
EUA2
Canadá3
0.030
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.030
0.10
0.10
0.030
0.030
0.10
0.10
-
2
3
0.2
4
2
100
200
0.2
70
7
20
100
2
0.2
700
0.4
1
40
200
1
500
9
0.7
5
20
40
5
90
90
10
9
20
120
100
9
0.7
20
10
70
150
280
190
50
900
80
10
50
60
2
190
OMS4
20
10
0.03
2
2
300
7
0.6
0.2
30
30
1
1
30
90
100
0.03
6
0.6
9
9
2
10
10
20
6
20
9
-
NOM-127-SSA-19945 Proyecto NOM México6
0.03
2.00
0.20
1.00
30.00
0.03
0.03
0.03
1.00
20.00
-
20
0.03
2.00
2.0
0.60
0.20
30
30
1.00
30
90
100
0.03
6.00
0.60
9.00
0.2
1.0
1.0
2.0
0.6
2.0
9.00
-
71
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
CUADRO IV. LÍMITES PERMISIBLES DE PLAGUICIDAS EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO
Plaguicida
Límites en agua para consumo humano (μg/L)
CE1
Piriproxifen
Simazina
2,4,5 T
2,4,5 TP (Silvex)
Terbufos
Terbutilizina
Toxafeno
0.10
Número de plaguicidas 14
considerados
1OJEC
EUA2
4
50
3
24
Canadá3
10
1
31
OMS4
300
2
9
31
NOM-127-SSA-19945 Proyecto NOM México6
10
-
300
2.00
0.9
0.9
0.7
28
(1998)
2USEPA (2008)
3Health
Canada (2012)
(2008)
5DOF (2000)
6(ANEAS 2007)
- = sin límite
4WHO
CUADRO V.LÍMITES PERMISIBLES DE PLAGUICIDAS
EN AGUA SUBTERRÁNEA
CUADRO VI.LÍMITES DE PLAGUICIDAS PARA REMEDIACIÓN DE SUELOS
Límite (mg/kg)
Límite (mg/L)
Plaguicida
Alacloro
Aldrín
Aldrín + Dieldrín
Atrazina
Azinfosmetílico
Carbaril
Carbofuran
Clordano
Dieldrín
DDT/DDE/DDD (total)
α-HCH
β-HCH
γ-HCH (lindano, γ-BHC)
Total HCH
Endosulfán (alfa, beta,
sulfato)
Endrín
Heptacloro
Epóxido de heptacloro
Maneb
MCPA
1Cornelis
Bélgica1
Italia2
Países
Bajos3
0.03
0.2
2
0.06
0.2
2
-
0.1
0.03
0.3
0.1
0.03
0.1
0.1
0.1
0.1
-
0.000009
0.029
0.0001
0.002
0.009
0.00002
0.0001
0.000004
0.033
0.008
0.009
0.05
1.8
-
0.1
-
0.0002
0.00004
0.000005
0.000005
0.00005
0.02
y Van Gestel (2007)
2Musumeci (2007)
3MHSPE (2000)
Italia2
Plaguicida
Países
Bajos1
Alacloro
Aldrín
Atrazina
Carbaril
Carbofuran
Clordano
DDT/DDE/DDD
Dieldrín
Endrín
Endofurán
α-HCH
β-HCH
γ-HCH (lindano,
γ-BHC)
Heptacloro
Heptacloro epóxido
Hidrochinon
Maneb
0.06
0.2
0.03
0.02
0.03
10
0.5
0.04
0.01
3.0
9.0
0.05
1MHSPE
(2000)
(2007)
2Musumeci
0.7
0.0007
50
2.0
Residencial/Uso Industrial/
público
Uso
comercial
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
1000
100
1000
100
100
100
2000
100
500
500
-
-
72
A.M. Hansen et al.
CUADRO VII. LÍMITES PERMISIBLES DE PLAGUICIDAS
EN SEDIMENTOS
Plaguicida
Aldrín
Atrazina
Carbaril
Carbofuran
Clordano
DDD
DDE
DDT
DDT/DDE/DDD
(total)
Dieldrín
Endosulfán
Endosulfán alfa
Endosulfán beta
Endrín
a-HCH
b-HCH
g-HCH (lindano,
g-BHC)
Heptacloro
Heptacloro epóxido
Mirex
Toxáfeno
Límite (mg/kg)
EUA1
Canadá2
Países Bajos3
40
4.5
3.54
1.42
-
4.5/2.26
3.54/1.22
1.42/2.07
1.19/1.19
0.06
0.2
0.03
0.02
0.03
-
6.98
2.85
2.67
0.94
2.85/0.71
2.67/2.67
0.94/0.32
10
0.5
0.01
0.01
0.01
0.04
3.0
9.0
0.05
10
0.6
800
-
0.6/0.6
0.1/0.1
0.7
0.0002
-
1Buchman
(1999)
(2002)
3MHSPE (2000)
2CCME
flexibles para la aplicación de atrazina de acuerdo
con los riesgos potenciales de contaminación del agua
superficial y subterránea y en función de la fragilidad
de los ecosistemas acuáticos particulares.
Mecanismos de atenuación natural de la atrazina
Los procesos de adsorción y degradación de la
atrazina, son los principales mecanismos de atenuación natural que controlan la migración de este
herbicida en agua y suelo. La adsorción de atrazina
depende de la textura y la composición del suelo,
el pH y la cantidad aplicada del herbicida (Hang y
Roberto 2002). Gonzáles-Márquez y Hansen (2009)
evaluaron el efecto de los parámetros del suelo en
la atenuación natural de atrazina, encontrando que
cuando es mayor el contenido de materia orgánica,
más elevada es la adsorción de atrazina. La atrazina
adsorbida está menos disponible para participar en
otros procesos disipativos como son la biodegradación y el transporte hacia cuerpos de agua subterránea
y superficial.
Wang y Keller (2009) estudiaron la adsorción de
atrazina en diferentes fracciones de tamaño de suelo,
encontrando que la adsorción es más eficiente en la
fracción arcillosa que en los limos y las arenas. Estos
autores atribuyeron lo anterior a la mayor área de
superficie debido a la estructura microporosa de las
arcillas, que sirven como adsorbente de la atrazina
y de la materia orgánica, que a su vez tiene gran
capacidad de fijar este herbicida.
La influencia del pH sobre la adsorción de atrazina en sustancias húmicas fue estudiada por Wang et
al. (2011), quienes encontraron que estas sustancias
presentan alto potencial de adsorción de atrazina a
bajo pH, disminuyendo aquel con el aumento del pH.
La atrazina es una base débil que se protona a pH ≤
4, lo que favorece la adsorción en sustancias húmicas
a través de interacciones iónicas (Ahmad y Rahman
2009). Por su lado, González-Márquez (2010) reporta
que el incremento en la salinidad inhibe la adsorción
de atrazina a sustancias húmicas, debido a cambios
en la estructura y en la composición de la materia
orgánica, producto de la formación de complejos de
sustancias húmicas con sales de calcio y sodio.
La degradación de la atrazina se lleva a cabo
mediante reacciones tanto biológicas como químicas. La degradación biológica ocurre a través de
la actividad de microorganismos y es considerada
como el principal proceso por el cual se transforma
este herbicida (Steinheimer 1993, Monard et al.
2011). Durante la biodegradación, los microorganismos utilizan atrazina como fuente de energía y
de nutrientes. Sin embargo, la presencia de otras
fuentes de nutrientes puede inhibir la degradación
de este herbicida. La presencia de carbono y de
nitrógeno mineral en el suelo limitan la biodegradación de la atrazina, ya que los microorganismos
utilizan preferentemente esas fuentes de carbono
y de nitrógeno, que están más disponibles para su
metabolismo, en lugar de emplear la molécula de
atrazina como fuente de nutrientes (Guillén-Garcés
et al. 2007, Abigail et al. 2012).
Diferentes autores han evaluado la biodegradación
de atrazina en suelos agrícolas. González-Márquez
(2005) reporta una vida media de 120 días para la atrazina en una muestra de suelo del Distrito de Riego 063
(DR 063) en Guasave, Sinaloa; Guillén-Garcés et al.
(2007) encuentran vidas medias en suelos superficiales
que van de 0.99 a más de 35 días en suelos de Cárdenas,
Tabasco y DR 063, mientras que González-Márquez y
Hansen (2009) describen vidas medias entre 2.0 a 5.8
años en perfiles de suelo del DR 063. Estas diferencias
en las vidas medias se explicaron por la presencia de
fertilizantes nitrogenados (Guillén-Garcés et al. 2007)
y de sales (González-Márquez y Hansen 2009), que
inhiben la degradación de la atrazina.
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
En estudios realizados en campos agrícolas de
Georgia, California y Minnesota, EUA, se obtuvieron vidas medias de atrazina de 13, 58 y 261 días,
respectivamente; las diferencias entre estas vidas
medias reportadas se atribuyen a la variación de
temperatura entre los estudios, concluyendo que la
atrazina es más persistente en clima frío, dada la
menor actividad microbiana en esos climas (USEPA
2006). Sin embargo, habría también que considerar
otros factores como la fertilización, la salinidad de
los suelos y el grado de adaptación de los consorcios
microbianos a la degradación del herbicida.
La degradación química se lleva a cabo mediante
hidrolisis y fotólisis, encontrándose atrazina en forma
disuelta o adsorbida en las superficies sólidas del
suelo (Honeycutt y Schabacker 1994). La hidrólisis
conduce comúnmente a la obtención de compuestos
hidroxilados como hidroxiatrazina, desetilhidroxiatrazina y desisopropilhidroxiatrazina (Monard et al.
2011). La hidroxiatrazina es el principal producto
de la degradación química y se adsorbe más fuertemente al suelo que la atrazina (Ma y Selim 1996). Se
considera que los tres metabolitos no son fitotóxicos,
por tanto se estima que la hidrólisis de atrazina es
un proceso que disminuye el riesgo de contaminar
los cuerpos de agua por este herbicida (Aker y
Muir 1978, Pichon et al. 1995). La atrazina puede
hidrolizarse con bastante rapidez en medios ácidos
o alcalinos, pero es muy resistente a la hidrólisis en
medios neutros (pH=7) (FAO 2000). En medio neutro
a temperatura de 25º C, se calcula que la hidrólisis
de atrazina ocurre en 1800 años. Sin embargo, a pH
ácidos o básicos, se hidroliza por completo en tiempos mucho más cortos. En FAO (2000) se reporta la
hidrólisis de atrazina a pH 4 de 244 días sin aditivos
y de 1.73 días en presencia de ácido húmico.
La degradación fotolítica de atrazina se produce
por radiación electromagnética ultravioleta, visible
o infrarroja y puede ocurrir tanto en la superficie del
suelo como en agua y de manera directa o indirecta
(Larson y Berenbaum 1998, Dabrowska et al. 2004).
Durante la degradación fotolítica directa, la energía
de la luz es absorbida directamente por la molécula
del herbicida, mientras que en la degradación fotolítica indirecta, la energía de la luz es absorbida
y transmitida al herbicida por fotosensibilizadores
como los nitratos, nitritos, compuestos férricos,
sólidos suspendidos y ácidos húmicos, que aceleran
la fotodegradación (Burrows et al. 2002). Prosen y
Zupancic-Krajl (2005) estudiaron la fotodegradación
de atrazina, demostrando que el aumento en concentración de ácidos húmicos incrementa la velocidad de
fotodegradación del herbicida. Asimismo, Hashem y
73
Wolfram (2004) encontraron mayor degradación de
atrazina en agua de río que en agua destilada, debido
a la presencia de sólidos suspendidos en el agua de
río, que actúan como fotosensibilizadores.
Hernández-Antonio (2013) estudió la fotomineralización de atrazina y la formación de metabolitos de
atrazina en solución con sales de CaCl2 y de NaCl,
con y sin la presencia de sólidos suspendidos y con
ácidos húmicos. Este autor encontró que la mineralización de la atrazina en ausencia de sólidos suspendidos no presenta diferencia de degradación con el
incremento de sales en la solución. Sin embargo, el
aumento de ácidos húmicos y de sólidos suspendidos
en la solución elevan la mineralización de la atrazina,
siendo mayor en presencia de ácidos húmicos que con
sólidos suspendidos. Con base en estos resultados
Hernández-Antonio (2013) concluye que la salinidad no afecta directamente la mineralización de la
atrazina, pero sí desempeña un papel importante en
la conformación de los sólidos y de su capacidad de
adsorción de atrazina, cambiando la concentración de
atrazina en la fase disuelta y, por tanto, la absorción
directa de energía solar, que la fotodegrada.
Microorganismos degradadores de la atrazina y
vías metabólicas
Recientemente han sido reportados microorganismos que degradan atrazina (Govantes et al. 2009,
Krutz et al. 2010, Udiković-Kolić et al. 2012). Los
primeros microorganismos aislados en la década de
los 90 y que utilizaban atrazina, degradaban parcialmente el herbicida mediante desalquilaciones y
desaminaciones que liberan las cadenas laterales, sin
deshalogenar o romper el anillo s-triazina (Behki et al.
1993, Mulbry 1994, Shao y Behki 1995). Desde 1994
han sido aisladas y caracterizadas bacterias capaces de
mineralizar atrazina (Yanze-Kontchou y Gschwind
1994), es decir, convertirla en compuestos inorgánicos. La atrazina es utilizada preferentemente por los
microorganismos como fuente de nitrógeno debido al
estado totalmente oxidado de los carbonos del anillo
s-triazina (Mandelbaum et al. 1995, Struthers et al.
1998), las cadenas laterales N-alquilo pueden también
utilizarse como fuente de carbono (Shapir et al. 2007).
La vía para mineralizar la atrazina involucra dos
etapas. En la primera, se genera ácido cianúrico
mediante la remoción del cloruro y de las cadenas
laterales N-alquilo a través de vías hidrolíticas y
oxidantes hidrolíticas, cuyas enzimas frecuentemente
tienen una amplia especificidad de sustrato, lo que
permite la utilización de varias s-triazinas (Shapir
et al. 2007). En la segunda etapa, el ácido cianúrico
es cortado por hidrolisis consecutiva, produciendo
74
A.M. Hansen et al.
biuret, alofanato, amonio y dióxido de carbono por
un conjunto de enzimas con un rango limitado de
sustratos. Esta diferencia de especificidad a nivel
de sustrato puede explicarse por la diferencia de
las enzimas (que han evolucionado recientemente)
involucradas en la conversión de atrazina a ácido
cianúrico; las enzimas que mineralizan el ácido cianúrico han existido desde hace mucho tiempo, ya que
los estudios que mimetizan las condiciones químicas
de la tierra antigua han generado amidas cíclicas tales
como el ácido cianúrico (Fig. 2) (Cheng et al. 2005,
Govantes et al. 2009, Gao et al. 2010, Seffernick et al.
2012). Las vías oxidantes hidrolíticas involucran la
N-desalquilación oxidante, desclorinación hidrolítica
o desaminación de la atrazina.
Por catabolismo se entiende el conjunto de procesos metabólicos que transforman grandes moléculas
orgánicas en moléculas pequeñas, liberándose energía.
Los genes del catabolismo de la atrazina se han encontrado en microorganismos aislados de cuatro phyla
(Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes y Bacteroideles) de los seis continentes (Krutz et al. 2010).
La mayoría de los microorganismos aislados contienen
los genes degradadores de atrazina en plásmidos auto
transmisibles, que son moléculas circulares de ADN
extracromosómico que se replican independientemente del ADN cromosómico (Martinez et al. 2001,
Devers et al. 2007), permitiendo así su distribución en
diversos phyla, mediante su transferencia horizontal
(Devers et al. 2005, Sorensen et al. 2005, Devers et al.
2007, Vaishampayan et al. 2007, Ghosh et al. 2008).
La alta conservación de los genes degradadores de
atrazina es consistente con un origen único y reciente
de esta capacidad degradativa y su subsecuente dispersión global (Devers et al. 2007, Scott et al. 2009,
Krutz et al. 2010), mediante transporte en polvo y
depositación atmosférica en otra región del mundo
(Prospero et al. 2005, Yamaguchi et al. 2012).
La cepa de Pseudomonas sp. ADP (Mandelbaum
et al. 1995) es el organismo modelo de la utilización
de la atrazina como fuente de nitrógeno a través de
una vía hidrolítica, contenida en el plásmido catabólico pADP-1 (Martinez et al. 2001). Los genes
involucrados en la mineralización están localizados
en dos regiones del plásmido: los genes para la conversión de atrazina a ácido cianúrico se encuentran
en una región inestable del ADN que puede perderse
si el microorganismo crece en medios libres de atrazina. En cambio, los genes involucrados en el corte
del ácido cianúrico están agrupados en una región
estable del ADN (Wackett et al. 2002). Un estudio
para determinar el potencial genético de la degradación de atrazina por bacterias del suelo, permitió
caracterizar varias combinaciones moleculares de
los genes degradadores de atrazina. Lo que sugiere
flexibilidad en la organización de estos genes para
lograr la dispersión y utilización de la atrazina por
microorganismos en los suelos que han sido tratados
con este herbicida (Devers et al. 2007). Normalmente
los microorganismos contienen los genes de degradación en elementos que pueden compartir o transferir
entre ellos. En este caso y ya que existen varios genes
para la conversión de atrazina a ácido cianúrico, los
genes pueden combinarse dando lugar a diferentes
arreglos moleculares que permiten la utilización de
la atrazina como fuente de nutrientes.
La utilización de atrazina por microorganismos es
regulada por la disponibilidad de nutrientes (GarcíaGonzález et al. 2003); la expresión de los genes de
degradación de la atrazina es inducida por el ácido
cianúrico y reprimida por la fuente preferencial de
nitrógeno. El producto del gen atzR es un regulador
transcripcional de la familia LysR, requerido para el
control mediado por nitrógeno y ácido cianúrico. El
ácido cianúrico interactúa con el gen atzR, alterando su conformación para activar la trascripción de
los genes de degradación de atrazina (Porrúa et al.
2007). En cuanto al transporte celular de atrazina,
recientemente se reportaron los genes atzSTUVW
del plásmido pADP-1, que codifican para una porina,
o proteína de membrana, y los componentes de un
probable transportador tipo ABC (Platero et al. 2012).
Estos autores sugieren que, aun cuando la síntesis de
las enzimas para convertir atrazina a ácido cianúrico
es constitutiva, la asimilación de atrazina es fuertemente regulada por la disponibilidad de nitrógeno,
explicando la existencia de un sistema de transporte
de atrazina que podría estar codificado por el operón
atzRSTUVW.
Migración de la atrazina en el agua y el suelo
La migración de la atrazina en el agua y el suelo
es un proceso complejo. Se ha identificado que la
adsorción a los diferentes componentes del suelo y la
degradación, tanto química, biológica como fotolítica
de la atrazina, así como el movimiento del agua en
el suelo (Fig. 3), son los principales procesos que
controlan el destino final de este herbicida (BesseHoggan et al. 2009).
La conductividad hidráulica y la capacidad de
retención de agua en el suelo influyen en la migración
de la atrazina (Müller et al. 2012). La conductividad
hidráulica depende de la textura del suelo. Mientras
que en suelos arenosos la infiltración del agua es más
rápida, en suelos arcillosos la infiltración ocurre lentamente, lo que influye en la velocidad de transporte
75
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
VÍA HIDROLÍTICA
VÍA OXIDATIVA-HIDROLÍTICA
Cl
Cl
N
N
OH
N
Atrazina
NH
NH
N
AM
AM
NH
HO
N
OH
Ácido cianúrico
DEAM
Cl
CAH
N
N
NH
Desetilatrazina
N
N
N
N
Cl
OH
N
N
N
NH2
AC
VÍA DEL ÁCIDO
CIANÚRICO
N
NH
N
N
NH2
Desisopropilatrazina
NH
NH2
TC
Hidroxiatrazina
N
NH2
Desisopropildesetilatrazina
NH2
NH2
OH
TH
N
N
HAEA
N
NH
NH2
DIHA
OH
N
HO
N
N
BH
OH
N
NH2
2-Cloro-4-hidroxi-6amino-1,3,5-triazina
OH
N
N
HAEA
N
N
NH
OH
EAA
IAIA
OH
N
OH
NH2
NH
O
N
N
2,4-Dihidroxi-6-(N-etil)amino-1,3,5-triazina
O
NH2
Alofanato
OH
N
NH
N-Isopropilammelida
O
NH
Biuret
Cl
Desisopropilhidroxiatrazina
OH
O
N
OH
2,4-Dihidroxi-6-amino1,3,5-triazina
2NH3 + 2CO2
N
IAIA
N
OH
Ácido cianúrico
Fig. 2. Vías de mineralización de la atrazina. Izquierda. Pasos enzimáticos que catalizan la conversión de atrazina al intermediario común
ácido cianúrico. Derecha: vía de degradación del ácido cianúrico. Enzimas que participan en las vías: AC, atrazina clorohidrolasa
(AtzA, TrzN); HAEA, hidroxiatrazina etilaminohidrolasa (AtzB); IAIA, N-isopropilammelida isopropilamidohidrolasa (AtzC,
TrzC); AM, atrazina monooxigenasa (ThcB, AtrA); TC, s-triazina clorohidrolasa (TrzA); DEAM, desetilatrazina monooxigenasa;
DIHA, desisopropilhidroxilatrazina amidohidrolasa; EAA, N-etilammelida amidohidrolasa, TH, s-triazina hidrolasa (TriA);
CAH, ácido cianúrico hidrolasa (AtzD, TrzD); BH, biuret hidrolasa (AtzE); AH, alofanato hidrolasa (AtzF, TrzF). Adaptado de
http://umbbd.ethz.ch/atr/atr_map.html, Govantes et al. 2009, Gao et al. 2010
de la atrazina al agua subterránea (Stewart y Loague
2004). Este transporte de atrazina y de sus metabilitos
en el suelo, ocurre tanto por la infiltración lenta a través de la matriz del suelo, como por el transporte más
rápido a través de macroporos y grietas en el suelo
(Ma y Selim 1996). De esta manera, se pueden formar
flujos preferenciales, que representan movimientos
irregulares y rápidos de agua y solutos a través del
76
Volatilización
A.M. Hansen et al.
Es
co
Adsorción
Desorción
Biodegradación
Degradación
química
NH2
N
N
N
OH
nt
ía
Rutas
preferenciales
Lixiviación
H2 N
rre
Fig. 3. Procesos que afectan la migración de atrazina
suelo, favoreciendo el transporte de atrazina hacia el
agua subterránea. Hang et al. (2010) demostraron que
el transporte de atrazina puede ser independiente de
sus propiedades adsorbentes, debido a que los flujos
preferenciales disminuyen el tiempo de interacción
entre el herbicida y los componentes del suelo.
La materia orgánica del suelo puede estar presente
tanto en forma sólida como disuelta en el agua del
suelo. La materia orgánica incrementa la capacidad
de adsorción del suelo, afectando así la migración
de atrazina e inhibiendo la movilidad del herbicida
(Wan-ting et al. 2005, González-Márquez y Hansen
2009). Por otro lado, la formación de complejos
de atrazina con materia orgánica disuelta inhibe la
adsorción del herbicida al suelo, aumentando así su
migración al agua subterránea (Ben-Hur et al. 2003).
Las variaciones en la cantidad y en el tipo de
sales presentes en agua y suelo influyen en la atenuación natural de la atrazina ya que intervienen en
el crecimiento de microorganismos degradadores del
herbicida (Udikovic et al. 2003) y alteran la capacidad de adsorción del suelo (Lin et al. 2008, Jiang
et al. 2009, González-Márquez 2010). GonzálezMárquez y Hansen (2009), estudiaron la relación
entre la adsorción y la degradación de atrazina con
parámetros de suelos agrícolas del noroeste de México, encontrando correlaciones negativas entre la
degradación de atrazina y la salinidad; mientras que
Mao y Ren (2010) reportaron que el incremento en
la concentración de CaCl2, en la solución del suelo,
favorece la adsorción de atrazina en suelos agrícolas.
Resultados similares, respecto al incremento de la
adsorción con el aumento de la salinidad, han sido
descritos por González-Márquez (2010) para suelos
mexicanos, pero tal efecto solamente se presentó con
el incremento de la concentración de una sal sódica
monovalente y no con una sal cálcica polivalente.
González-Márquez (2010) también encontró que el
incremento en la salinidad inhibe la adsorción de
la atrazina a la materia orgánica, debido a cambios
en la estructura y en la composición de esta última,
producto de la interacción con sales mono y polivalentes. Por lo que el efecto de los tipos y de las
concentraciones de sales en la adsorción de atrazina
en suelos y/o componentes específicos del mismo
no se puede generalizar, ya que las interacciones o
mecanismos de adsorción son complejos y dependen
tanto de las propiedades de la atrazina como del
medio adsorbente.
El contenido de agua en el suelo, así como los
ciclos de secado y rehidratación, influyen en la
adsorción de la atrazina al causar cambios en la
estructura de la materia orgánica, manifestados principalmente por el cambio en las estructuras, tanto
lineales como enrollada, de los compuestos húmicos
(Hosse y Wilkinson 2001). Esta modificación de la
estructura puede causar incremento en la capacidad
de adsorción del suelo (Rutherford y Chiou 1992).
Shelton et al. (1995) reportan que el secado y la
rehidratación del suelo incrementan la adsorción
de la atrazina y disminuyen su desorción, mientras
que Koskinen y Rochette (1996) indican que la
desorción de la atrazina en suelos no saturados
aumenta con el incremento del contenido de agua
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
en el suelo. Por lo que la capacidad de retención
de agua y los ciclos de secado y rehidratación de
suelos, pueden afectar la migración de la atrazina
en el perfil de suelo.
Los microrganismos en suelos donde se aplica atrazina desarrollan la capacidad de utilizar el
herbicida como fuente de carbono o de nitrógeno,
dependiendo de qué tan adaptados estén para utilizar
el herbicida como nutriente. Se ha demostrado que la
presencia de atrazina modifica la población microbiana que se encuentra en los suelos (Ross et al. 2006).
La aplicación frecuente permite la adaptación de los
microorganismos para usar atrazina como fuente de
nutrientes, disminuyendo así la persistencia del compuesto (Mahía y Díaz-Raviña 2007). Por otro lado, la
degradación biológica de la atrazina depende de las
propiedades del suelo, las dosis de herbicida que se
aplican y de la frecuencia de aplicación (Moreno et
al. 2007). Los suelos con baja actividad microbiana
o estériles pueden ocasionar que la concentración
del herbicida se mantenga invariable por un tiempo
mayor, en comparación con suelos donde la flora
microbiana es abundante (Alvey y Crowley 1996),
aumentado así el riesgo de transporte del herbicida
a los cuerpos de agua.
Existen diversos estudios sobre el efecto de factores climáticos, tales como la precipitación pluvial
y la temperatura, sobre la dinámica de la atrazina en
el ambiente; en ellos se ha determinado la influencia
de esos factores sobre la migración de atrazina en los
diversos sistemas ambientales. Se ha demostrado que
después de la aplicación de la atrazina en suelos los
eventos de lluvia favorecen el transporte del herbicida
por escurrimiento, mientras que las lluvias continuas
causan la infiltración y los consecuentes procesos de
adsorción y degradación (Correia et al. 2007).
Guillén-Garcés (2001) realizó una simulación
con el programa PESTAN (USEPA 2012) para
evaluar los efectos de la lluvia sobre la migración
de atrazina en un suelo tipo Vertisol procedente del
campo experimental perteneciente al Colegio de
Postgraduados, ubicado en el “Trapecio” Cárdenas,
Tabasco, donde la profundidad del manto freático
no es mayor a 110 cm y la conductividad hidráulica
es de 5 × 10–6 m/s, encontrando que en eventos de
lluvia moderada (entre 2 y 15 mm/h) se favorecen
los procesos de infiltración del herbicida hacia los
mantos freáticos, en concentraciones superiores al
límite máximo permisible establecido por la Organización Mundial de Salud (OMS) de 0.002 mg/L. Por
otro lado, con lluvias débiles (menores de 2 mm/h),
la biodegradación tiene mayor influencia sobre la
disipación de atrazina y en estas condiciones una
77
mayor cantidad de atrazina se degrada antes de llegar al manto freático, alcanzando concentraciones
inferiores al límite establecido por la OMS.
González-Pradas et al. (2000) investigaron el efecto de la temperatura sobre la adsorción de atrazina en
minerales arcillosos, encontrando que disminuye con
el aumento de temperatura entre 15 y 35º C. Comportamientos similares fueron observados por Ureña-Amate
et al. (2004) y Kovaios et al. (2006) para la adsorción
de atrazina en kerolita y en sílica gel, con el incremento
de temperatura entre 10 y 40 ºC.
Las prácticas agrícolas también influyen sobre
la migración de atrazina. En este sentido, se recomienda cero o mínima labranza, favoreciendo así la
acción del herbicida sobre la maleza (Ruiz-Nájera
2001). Esta práctica favorece la oxidación lenta
de la materia orgánica en el suelo (Mahdi y Xinhua 2005), favoreciendo la adsorción de atrazina
(Montoya et al. 2006) y, por tanto, su retención en
el suelo. Por el contrario, la labranza convencional
agota la materia orgánica, disminuyendo la cantidad
de microorganismos degradadores del herbicida
y afectando así la biodegradación (De Villiers et
al. 2002). Asimismo, al agotarse el contenido de
materia orgánica, la atrazina se disuelve más en el
agua de poro, aumentando el riesgo de migración
del herbicida hacia los cuerpos de agua (Ben-Hur
et al. 2003).
La movilidad de atrazina en el suelo depende de
la textura, del contenido de materia orgánica, del
drenaje del suelo y de la cantidad de agua aplicada
ya sea por lluvia o riego. Suelos arcillosos con alto
contenido de materia orgánica tienden a retener a la
atrazina en la superficie del suelo y su presencia en el
agua drenada es limitada (Hang et al. 2010), mientras
que en suelos arenosos, la atrazina tiende a infiltrarse
y transportarse con el agua drenada (Montoya et al.
2006). Las lluvias abundantes y la aplicación de
riegos excesivos, aumenta el riesgo de migración
del herbicida hacia cuerpos de agua por procesos de
escurrimiento e infiltración (Mobaser et al. 2012).
Para disminuir el riesgo de contaminar a los cuerpos
de agua se han establecido recomendaciones para el
riego en zonas donde se aplica atrazina. La USEPA
(2006) recomienda evitar la aplicación de atrazina
a través de los sistemas de riego, a menos que la
aplicación se realice con base en un programa de
riego donde se asegure que sólo se humedece hasta
la zona de la raíz y sin sobrepasar la capacidad de
campo del suelo.
También la fertilización de los suelos aumenta la
migración de la atrazina debido a que la presencia,
tanto de carbono como de nitrógeno, limitan su bio-
78
A.M. Hansen et al.
degradación ya que los microorganismos del suelo
utilizan los fertilizantes como fuentes de carbono y
nitrógeno más disponibles en lugar de emplear los
contenidos en la molécula de atrazina (Strong et al.
2000, Guillén-Garcés et al. 2007). Por otro lado, la
aplicación de abono aumenta la cantidad de materia
orgánica en la superficie del suelo, favoreciendo la
adsorción de la atrazina y limitando la biodegradación, la lixiviación y la escorrentía del herbicida, por
lo que permanece durante mayor tiempo en el suelo
(Ben-Hur et al. 2003).
Para elevar la eficiencia herbicida de la atrazina,
ésta se emplea con otros compuestos como el acetoclor y la simazina en los cultivos de maíz, con ametrina en cultivos de caña de azúcar y con terbutrina
en cultivos de sorgo (Ware 2000). El acetoclor es un
herbicida alcalino y la atrazina es ácida, lo que provoca que cuando son aplicados simultáneamente, el
acetoclor se adsorbe más que la atrazina en la materia
orgánica y los minerales cargados negativamente.
Esta adsorción preferencial del acetoclor causa el
aumento en la migración de la atrazina al agua subterránea (Hiller et al. 2008). Por otro lado, Shaner y
Henry (2007) y Shaner et al. (2010) reportan que la
aplicación de atrazina junto con ametrina, terbutina
y simazina, que también son herbicidas triazínicos
que compiten con los mismos sitios de adsorción
en el suelo. Estos herbicidas también causan mayor
adaptación de los microorganismos y, por tanto, más
degradación de la atrazina, disminuyendo así el efecto
residual en los suelos.
La atrazina se caracteriza por ser un compuesto
móvil y con frecuencia se ha detectado en cuerpos
de agua superficial y subterránea (Farré et al. 2007).
Su migración hacia el agua subterránea depende de
varios factores tales como las propiedades del suelo, la
intensidad de la precipitación, los procesos de difusión,
adsorción y la profundidad del manto freático, entre
otros. A mayores profundidades del manto freático la
biodegradación de la atrazina es afectada por mayor
variedad de microorganismos, que cambian con la
profundidad del perfil del suelo debido a los procesos
biológicos que varían entre aerobios y anaerobios
(Hang y Nassetta 2003). También cambia la capacidad
de adsorción de la atrazina en el perfil de suelo ya
que disminuye la concentración de materia orgánica
conforme aumenta la profundidad del suelo, disminuyendo así la capacidad de adsorción de la atrazina y
aumentando su estabilidad (Li et al. 2007). Por ello,
se recomienda no mezclar, preparar o aplicar atrazina
a menos de 15 m de los pozos para la extracción de
agua potable o para riego (USEPA 2006).
Consideraciones finales
La revisión de la literatura científica sobre la atrazina puede ser útil para sugerir el mejoramiento de las
prácticas agrícolas, así como para instar a establecer
regulaciones sobre el empleo y los límites máximos
permisibles de atrazina y de otros plaguicidas de
amplia aplicación en países donde las evidencias de
su uso, migración ambiental e impactos aun no son
concluyentes. Por ello, la prohibición o restricción de
estas sustancias en otras regiones puede constituir un
llamado de alerta para países como México, que aún
no cuenta con regulaciones o suficientes pruebas de
los riesgos y posibles efectos dañinos de la utilización
de atrazina y de otros plaguicidas.
El promover la implementación de políticas públicas sobre el control del uso de atrazina muestra
varios caminos. Por un lado, si se toma en cuenta
que México suele asumir las tendencias reguladoras
de otros países de Europa y Norteamérica o bien,
de organizaciones internacionales como la Organización Mundial de Salud, se pueden considerar
los límites ya establecidos así como las propuestas
existentes de modificación de prácticas agrícolas.
Por el otro, con esta revisión es evidente que aún se
requiere realizar monitoreos de atrazina en cuerpos
de agua y estudios sobre su atenuación natural en
sedimentos y suelos de zonas agrícolas de nuestro
país. También son necesarios estudios adecuados
sobre toxicidad, estimaciones de riesgo y de costobeneficio, con el fin de conocer el impacto de la
prohibición o de la restricción de la atrazina, así
como el reemplazo por otros herbicidas menos
tóxicos y similarmente efectivos.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece el apoyo económico de las becas
de posgrado otorgadas por el Consejo Nacional
de Ciencia y Tecnología (CONACyT) a RAGC,
LCGM, MVC, HMP y AHA. Al Dr. Manfred van
Afferden por su participación y asesoría en esta
línea de investigación. Los trabajos se realizaron
con financiamiento de la Comisión Nacional del
Agua (CONAGUA) a través de los convenios SGOGDTT-IMTA-99-044, SGO-GDTT-IMTA-2000,
SGIH-OCFS-CHS-07-TT-214-RF-CC y SGIHOCFS-CHS-08-TT-307-RF-CC, de la Secretaría
de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) y CONACYT a través del convenio
SEMARNAT-2002-C01-0275 y con proyectos
internos del IMTA TH-0709.1 y TH-0803.1.
ATRAZINA: UN HERBICIDA POLÉMICO
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